DE102009026590A1 - Detecting the leaving of an operating range of a fuel cell system and initiating the necessary steps - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems (1) mit mindestens einer Brennstoffzelle (2), wobei ein Massenstrom (10) die Brennstoffzelle (2) durchströmt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verfahren einen ersten Schritt zur Erkennung eines Abweichens von einem zulässigen Betriebsbereich (B) enthält, wobei der erste Schritt folgende Einzelschritte umfasst: · Definieren des zulässigen Betriebsbereichs (B) dadurch, dass einem Massenstromwert $I1 zulässige Druckdifferenzen (ΔP) aus einem ersten Druck (P) des Massenstroms (10) vor der Brennstoffzelle (2) und einem zweiten Druck (P) des Massenstroms (10) nach der Brennstoffzelle (2) innerhalb von Toleranzgrenzen (B', B'') zugeordnet werden · Messen des ersten Drucks (P) vor einem Eintritt des Massenstroms (10) in die Brennstoffzelle (2) an einem Zeitpunkt · Messen des zweiten Drucks (P) nach einem Austritt des Massenstroms (10) aus der Brennstoffzelle (2) an dem Zeitpunkt · Schließen auf ein Abweichen von dem zulässigen Betriebbereich (B), wenn ein Betriebspunkt (A, A, A, A, A, A), der durch eine Zuordnung des Massenstromwertes $I2 des, insbesondere zeitgleich, durchströmenden Massenstroms (10) zu einer gemessenen Druckdifferenz (ΔP) aus dem gemessenen ersten Druck (P) und dem gemessenen zweiten Druck (P) charakterisiert ist, außerhalb der Toleranzgrenzen (B', B'') des zulässigen Betriebsbereichs (B) liegt und dass das Verfahren einen ...The invention relates to a method for operating a fuel cell system (1) with at least one fuel cell (2), wherein a mass flow (10) flows through the fuel cell (2). According to the invention, the method includes a first step for detecting a deviation from an allowable operating range (B), wherein the first step comprises the following individual steps: Defining the permissible operating range (B) by permitting a mass flow value $ I1 permissible pressure differences (ΔP ) from a first pressure (P) of the mass flow (10) before the fuel cell (2) and a second pressure (P) of the mass flow (10) to the fuel cell (2) within tolerance limits (B ', B' ') are assigned Measuring the first pressure (P) before entry of the mass flow (10) into the fuel cell (2) at a time · measuring the second pressure (P) after an exit of the mass flow (10) from the fuel cell (2) at the time · Closing to a deviation from the permissible operating range (B) when an operating point (A, A, A, A, A, A) flowing through an allocation of the mass flow value $ I2 of, in particular at the same time mass flow (10) to a measured pressure difference (ΔP) from the measured first pressure (P) and the measured second pressure (P) is characterized, outside the tolerance limits (B ', B' ') of the permissible operating range (B) is and that the procedure a ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems mit mindestens einer Brennstoffzelle gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1, wobei ein Massenstrom die Brennstoffzelle durchströmt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 13.The The invention relates to a method for operating a fuel cell system with at least one fuel cell according to The preamble of claim 1, wherein a mass flow is the fuel cell flows through. Furthermore, the invention relates to a fuel cell system according to the preamble of claim 13.

Stand der TechnikState of the art

Eine Brennstoffzelle wird von verschiedenen Massenströmen, wie einem Kathodenstrom, einem Anodenstrom und/oder einem Kühlmittelstrom, durchflossen. Um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennstoffzelle zu gewährleisten, ist es notwendig, dass die Massenströme in gewünschter Stärke die Brennstoffzelle durchströmen. Daher sollen die Kanäle, in denen die Massenströme fließen, keine Leckage aufweisen bzw. eine solche Leckage sollte detektiert werden: Als Kanal wird im Weiteren jegliche Art von Rohrleitung, Schlauch, Flowfield oder ähnliches bezeichnet, durch den ein Massenstrom fließen kann. Beispielsweise kann eine Leckage in einem Kathodenstrom zu einer Unterversorgung der Brennstoffzelle mit Sauerstoff und damit zu einer Schädigung einer Membran der Brennstoffzelle führen.A Fuel cell is powered by different mass flows, such as a cathode current, an anode current and / or a coolant flow. To ensure proper operation of the fuel cell To ensure it is necessary that the mass flows flow through the fuel cell in the desired strength. Therefore, the channels in which the mass flows flow, have no leakage or such a leak should be detected: As a channel in the following any kind of pipeline, hose, flowfield or the like, through which a mass flow can flow. For example Leakage in a cathode current can lead to undersupply the fuel cell with oxygen and thus damage lead a membrane of the fuel cell.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 008 254 A1 offenbart eine Brennstoffzellenanordnung, bei der auf eine Leckage zwischen einem Raum, in dem sich ein Brenngas befindet, und einem Raum, in dem sich Sauerstoff enthaltende Luft befindet, durch Messen des Sauerstoffanteils der Luft beim Austritt aus der Brennstoffzelle geschlossen werden kann. Bevorzugt kann durch Messen des Sauerstoffanteils der Luft vor der Brennstoffzelle, durch Messen des Sauerstoffanteils der Luft nach der Brennstoffzelle und durch Messen des Volumenstroms der Luft auf eine Leckage geschlossen werden. Nachteilig hierbei ist, dass lediglich eine Leckage und dazu nur eine Leckage zwischen den oben genannten Räumen im Vorhandensein von Sauerstoff detektiert werden kann. Zudem muss der Gasdruck auf der Seite des Brenngases zwingend höher als der Gasdruck der Luft sein. Ebenfalls nachteilig ist, dass hierbei kostenintensive Lambda-Sonden, paramagnetische Detektoren, Massenspektrometer oder Gaschromatographen eingesetzt werden müssen.The publication DE 10 2006 008 254 A1 discloses a fuel cell assembly in which a leakage between a space in which a fuel gas is located and a space in which oxygen-containing air is located by measuring the oxygen content of the air at the exit from the fuel cell can be closed. Preferably, by measuring the oxygen content of the air in front of the fuel cell, by measuring the oxygen content of the air after the fuel cell and by measuring the volume flow of the air to a leak. The disadvantage here is that only a leak and only a leak between the above-mentioned spaces in the presence of oxygen can be detected. In addition, the gas pressure on the side of the fuel gas must be necessarily higher than the gas pressure of the air. Another disadvantage is that this costly lambda probes, paramagnetic detectors, mass spectrometers or gas chromatographs must be used.

Ein weiteres Hindernis beim ordnungsgemäßen Betrieb eines Brennstoffzellensystems sind feste und/oder im Falle eines gasförmigen Massenstroms auch flüssige Ansammlungen in den Kanälen, die einen Druckverlust des Massenstroms erhöhen. Hierbei ist insbesondere ein Kaltstart eines Brennstoffzellensystems, z. B. bei Einbau des Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug, bei dem Wasser in dem Kanal gefrieren kann, so dass schlimmsten Falls der Kanal sogar zufriert, zu nennen. Auch in diesem Fall kann es für das Beispiel eines zufrierenden Kanals eines Kathodenstroms zu einer Schädigung der Membran der Brennstoffzelle durch Unterversorgung mit Sauerstoff kommen.One Another obstacle to proper operation of a fuel cell system are fixed and / or in the case of a gaseous mass flow, also liquid accumulations in the channels showing a pressure drop of the mass flow increase. Here, in particular, a cold start of a fuel cell system, z. B. when installing the fuel cell system in a vehicle, can freeze in the water in the channel, so worst If the channel even freezes, call. Also in this case can for the example of a freezing channel of a cathode current to damage the membrane of the fuel cell Undersupply of oxygen.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das eine Störung durch nicht ordnungsgemäße Kanäle, die z. B. eine Leckage oder feste oder flüssige Ansammlungen aufweisen, erkennt und behebt oder im Voraus vermeidet. Hierbei sollte das Verfahren einfach und kostengünstig sein. Das Verfahren sollte von der Art des Massenstroms unabhängig sein. Auch sollte das Verfahren nicht auf eine Art der Störung, z. B. Leckage, beschränkt sein, sondern mehrere Arten der Störungen detektieren und/oder vermeiden können. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, mit dem ein solches Verfahren anwendbar ist.It It is an object of the invention to provide a method which is a disorder through improper channels that z. As a leak or solid or liquid accumulations exhibit, recognize and correct or avoid in advance. in this connection the process should be simple and inexpensive. The Procedure should be independent of the type of mass flow be. Also, the method should not focus on a type of disorder, z. As leakage, be limited, but several types of Detect and / or avoid faults. It is also an object of the invention to provide a fuel cell system with which such a procedure is applicable.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere des kennzeichnenden Teils, vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen angegeben. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Brennstoffzellensystem des unabhängigen Anspruchs 13, insbesondere des kennzeichnenden Teils.to Solution of the task becomes a procedure with the characteristics of claim 1, in particular of the characterizing part proposed. Advantageous developments of the method are in the dependent Specified method claims. The task will continue solved by a fuel cell system of the independent Claim 13, in particular of the characterizing part.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Brennstoffzellensystems sind in den abhängigen Vorrichtungsansprüchen angegeben. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und umgekehrt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in Kombination erfindungswesentlich sein.advantageous Further developments of the fuel cell system are in the dependent Device claims specified. Features and details, in connection with the method according to the invention are described, of course, apply as well in connection with the fuel cell system according to the invention and vice versa. It can in the claims and in the description mentioned features individually be inventive in itself or in combination.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren sind zwei grundsätzliche Schritte vorgesehen. In einem ersten Schritt (Schritt I.) wird erkannt, ob von einem zulässigen Betriebsbereich, welcher zuvor bestimmt worden ist, abgewichen wird. Unter dem zulässigen Betriebsbereich ist ein Betriebsbereich zu verstehen, bei dem das Brennstoffzellensystem üblicherweise und störungsfrei und insbesondere ohne die Brennstoffzelle zu schädigen arbeitet. In einem zweiten Schritt (Schritt II.) kann anhand der Art des Abweichens, also ob und in welcher Richtung und/oder wieviel und/oder unter welchen Bedingungen von dem Betriebsbereich abgewichen wird, auf eine spezifische Störung geschlossen werden und die notwendigen Maßnahmen zur Überwindung/Abschwächung dieser Störung ergriffen werden. Alternativ kann der zulässige Betriebsbereich vorsätzlich verlassen werden, beispielsweise um einer Störung vorzubeugen. Hierbei dient das erfindungsgemäße Verfahren dazu, das Verlassen des zulässigen Betriebsbereiches zu überwachen. In dem zweiten Schritt kann ein Ziehen einer Schlussfolgerung, um welche Art der Störung es sich handelt oder ob der zulässige Betriebsbereich ordnungsgemäß verlassen worden ist, als die Generierung eines Auslöseereignisses verstanden werden, wobei der Generierung ein Folgesignal folgt.In the method according to the invention, two basic steps are provided. In a first step (step I.) it is detected whether a deviation from a permissible operating range which has been previously determined. The permissible operating range is to be understood as an operating range in which the fuel cell system usually operates without interference and in particular without damaging the fuel cell. In a second step (step II.) Can be concluded on the basis of the nature of deviation, ie whether and in which direction and / or how much and / or under what conditions from the operating range, a specific disorder and the necessary measures to overcome / slowdown this disorder are taken. Alternatively, the permissible operating range can be intentionally abandoned, for example, to prevent a fault. Here, the method according to the invention serves to monitor the departure from the permissible operating range. In the second step, drawing a conclusion as to what type of disturbance it is or whether the allowable operating range has been properly exited may be understood as the generation of a triggering event, the generation followed by a sequence signal.

Unter Abweichen von dem zulässigen Betriebsbereich kann ein Über- oder Unterschreitendes zulässigen Betriebsbereiches verstanden werden. Das Brennstoffzellensystem kann sich dabei zuvor in dem zulässigen Betriebsbereich bewegen und beim Abweichen den zulässigen Betriebsbereich verlassen. Es kann aber auch z. B. bei einem Kaltstart sein, dass sich das Brennstoffzellensystem zuvor nicht in dem zulässigen Betriebsbereich aufgehalten hat, so dass ein Abweichen allgemein als ein Sich außerhalb des zulässigen Betriebsbereichs Befinden unabhängig von einem Ausgangszustand des Brennstoffzellensystems verstanden werden kann.Under Deviating from the permissible operating range, an over- or below the permissible operating range become. The fuel cell system can be previously in the permissible operating range and when deviating the leave the permitted operating range. But it can too z. B. be at a cold start that the fuel cell system previously not in the permitted operating range so that a departure is generally considered to be outside the permissible operating range are independent understood from an initial state of the fuel cell system can be.

Um in dem ersten Schritt des Verfahrens das Abweichen von dem zulässigen Betriebsbereich zu erkennen, sieht das Verfahren vor, dass der zulässige Betriebsbereich zunächst festgelegt wird (Einzelschritt I. A.). Hierbei wird einem Massenstromwert zulässigen Druckdifferenzen aus einem ersten Druck des Massenstroms vor der Brennstoffzelle und einem zweiten Druck des Massenstroms nach der Brennstoffzelle zugeordnet. Die Zuordnung findet für mindestens einen Massenstromwert statt. Bevorzugt werden jedoch verschiedene mögliche Massenstromwerte jeweils zulässige Druckdifferenzen zugeordnet. Die Druckdifferenzen liegen dabei innerhalb von Toleranzgrenzen, die für den störungsfreien und keine Schädigung hervorrufenden Betriebs des Brennstoffzellensystems charakteristisch sind. Hierbei kann der zulässige Betriebsbereich unter verschiedenen Betriebsbedingungen, wie Temperatur, Stromproduktion und Feuchtigkeit, erhaltenen zulässige Druckdifferenzen zu einem Massenstromwert umfassen.Around in the first step of the method, deviating from the permissible one Recognize operating range, the procedure provides that the permissible Operating range is initially set (single step I.A.). Here, a mass flow value permissible pressure differences from a first pressure of the mass flow in front of the fuel cell and a second pressure of the mass flow after the fuel cell assigned. The assignment takes place for at least one mass flow value instead of. However, different possible mass flow values are preferred each admissible pressure differences assigned. The pressure differences lie within tolerance limits, which are for the trouble-free and no causing damage Operating the fuel cell system are characteristic. in this connection The allowed operating range can be different Operating conditions such as temperature, power production and humidity, include allowable pressure differences to a mass flow value.

Während des Betriebes wird der erste Druck vor einem Eintritt des Massenstroms in die Brennstoffzelle mit einem ersten Drucksensor gemessen (Einzelschritt I. B.). Zeitgleich wird der zweite Druck nach einem Austritt des Massenstroms aus der Brennstoffzelle mit einem zweiten Drucksensor gemessen (Einzelschritt I. C.). Danach wird in Einzelschritt I. D. die Druckdifferenz aus dem ersten und dem zweiten Druck gebildet. Ein Massenstromwert kann der gemessenen Druckdifferenz aus dem ersten gemessenen und dem zweiten gemessenem Druck zugeordnet werden, so dass ein Betriebspunkt des Brennstoffzellensystems durch die Zuordnung dieser Druckdifferenz zu dem Massenstromwert definiert ist. Bei dem der gemessenen Druckdifferenz zugeordneten Massenstromwert handelt es sich um die Angabe, in welcher Stärke der Massenstrom momentan im Brennstoffzellensystem strömt. Insbesondere ist der Massenstromwert des Massenstroms, der zeitgleich zu den Messungen des ersten und des zweiten Drucks strömt, gemeint. Danach kann überprüft werden, ob der so erhaltene Betriebspunkt innerhalb der Toleranzgrenzen des zulässigen Betriebsbereiches liegt. Liegt der Betriebspunkt außerhalb des zulässigen Betriebsbereiches, so liegt ein Abweichen vom zulässigen Betriebsbereich vor. Um auf eine Abweichung vom zulässigen Betriebsbereich zu schließen, kann es auch ausreichend sein, wenn aus mindestens einem Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems eine Lage des Betriebspunktes außerhalb der Toleranzgrenzen geschlossen werden kann, ohne den Betriebspunkt explizit zu bestimmen.While the operation becomes the first pressure before entry of the mass flow measured in the fuel cell with a first pressure sensor (single step I. B.). At the same time, the second pressure after an exit of the Mass flow from the fuel cell with a second pressure sensor measured (single step I. C.). Thereafter, in single step I. D. the pressure difference of the first and the second pressure formed. A mass flow value can be the measured pressure difference from the first measured and the second measured pressure are assigned, so that an operating point of the fuel cell system by the assignment of these Pressure difference is defined to the mass flow value. In which the Measured pressure difference associated mass flow value is is the indication of the strength of the mass flow at the moment flows in the fuel cell system. In particular, the Mass flow value of the mass flow, which coincides with the measurements of the first and second pressure flows. After that can be checked whether the operating point thus obtained within the tolerance limits of the permissible operating range lies. If the operating point is outside the permissible limit Operating range, there is a deviation from the permissible Operating area. In order for a deviation from the permissible It can also be sufficient to close the operating range be if from at least one operating parameter of the fuel cell system a position of the operating point outside the tolerance limits can be closed without explicitly determining the operating point.

Insbesondere ist es hierbei möglich, dass Einzelschritt I. B. bis I. D. mehrmalig, insbesondere fortlaufend während des Betriebs des Brennstoffzellensystems durchgeführt werden. Dabei kann der Betriebsbereich, muss aber nicht, jedes Mal neu festgelegt werden, sondern die Festlegung des zulässigen Betriebbereiches (Einzelschritt I. A.) kann vor dem Betrieb des Brennstoffzellensystems einmalig oder während des Betriebs einmalig, fortlaufend, in Intervallen oder in Abhängigkeit von anderen Bedingungen festgelegt werden. Wird ein Abweichen von dem zulässigen Betriebsbereich in Einzelschritt I. D. festgestellt, so geht das Verfahren zu Schritt II über.Especially it is possible that single step I. B. to I. D. several times, especially continuously during operation be performed of the fuel cell system. there The operating range may or may not be reset each time but the determination of the permissible operating range (Single step I.A.) may be prior to operation of the fuel cell system once or during operation once, continuously, at intervals or depending on other conditions be determined. Will a deviation from the permissible Operating range in single step I. D. found, it works Procedure to step II.

Dadurch, dass ein allen Massenströmen eigene Charakteristik, nämlich der Druck, in dem vorliegenden Verfahren verwendet wird, ist das Verfahren auf alle eine Brennstoffzelle durchströmende Massenströme anwendbar, wie beispielsweise einen Kathodenstrom, einen Anodenstrom oder einen Kühlmittelstrom. Das Verfahren ist auf verschiedenste Störungen anwendbar, die eine Änderung in der Druckdifferenz hervorrufen. Hierzu gehören Dichteänderungen im Massenstrom, Querschnittsänderungen oder Längenänderungen in einem Kanal, den der Massenstrom durchströmt oder Änderungen der Kanalbeschaffenheit oder der Beschaffenheit der im Kanal eingebauten Elemente. Insbesondere kann das Verfahren sowohl zur Detektion einer Leckage als auch zur Erkennung eines Vorliegens einer festen oder flüssigen Substanz und damit insbesondere zur Erkennung einer Verstopfung innerhalb des Kanals verwendet werden. Da das Verfahren lediglich zwei Drucksensoren und eventuell einen Massenstromsensor benötigt, ist es sehr kostengünstig.Thereby, that a characteristic characteristic of all mass flows, namely the pressure used in the present process is that Method on all a fuel cell flowing mass flows applicable, such as a cathode current, an anode current or a coolant flow. The process is very different Interference applicable, which is a change in the pressure difference cause. These include density changes in the Mass flow, cross-sectional changes or changes in length in a channel through which the mass flow passes or changes the channel texture or texture of the built-in canal Elements. In particular, the method can both for the detection of a Leakage as well as to detect the presence of a fixed or liquid substance and thus in particular for detection a blockage can be used within the channel. Since that Process only two pressure sensors and possibly a mass flow sensor needed, it is very cost effective.

Zum Festlegen des zulässigen Betriebsbereichs kann es vorgesehen sein, dass die Festlegung vor dem eigentlichen Betrieb des Brennstoffzellensystems erfolgt. Hierzu können unterschiedliche Druckdifferenzen vorgegeben werden und dazu mögliche Massenstromwerte gemessen werden, die für einen nahezu optimaler Betrieb charakteristisch sind, so dass eine Messkurve entsteht. Umgekehrt kann auch der Massenstromwert vorgegeben sein und zulässige Druckdifferenzen gemessen werden. Ein Toleranzbereich kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass verschiedene Feuchtigkeits- oder Temperaturschwankungen des Massenstroms möglich sind, ohne dass der Betrieb der Brennstoffzelle dadurch beeinträchtigt wird. Um den Toleranzbereich möglichst klein zu halten, kann es sinnvoll sein, mehrere Betriebsbereiche in Abhängigkeit einer zusätzlichen Messgröße wie Stromstärke oder Leistung der Brennstoffzelle oder Feuchtigkeit des Massenstroms zu definieren. Im Betrieb wird dann ebenfalls die zusätzliche Messgröße ermittelt und der entsprechende zulässige Betriebsbereich im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt. Durch die Festlegung des zulässigen Betriebsbereiches, der während des Betriebs des Brennstoffzellensystems unverändert bleibt, können auch schleichende Störungen erkannt werden. Vor dem Betrieb des Brennstoffzellensystems können zusätzlich durch Messreihen besondere Bereiche von Druckdifferenz und Massenstromwert festgelegt werden, die nicht einem optimalen Betriebszustand entsprechen, dessen Kenntnis aber trotzdem hilfreich ist, beispielsweise einem Bereich, der einem besonders trockenen Kanal entspricht.To set the permissible operating range, it may be provided that the determination takes place before the actual operation of the fuel cell system. For this purpose, different pressure differences can be specified and, for this purpose, possible mass flow values are measured, which are characteristic for almost optimum operation, so that a measurement curve is produced. Conversely, the mass flow value can also be predetermined and permissible pressure differences can be measured. A tolerance range may, for example, result from the fact that different humidity or temperature fluctuations of the mass flow are possible without affecting the operation of the fuel cell. In order to keep the tolerance range as small as possible, it may be useful to define several operating ranges depending on an additional parameter such as current or power of the fuel cell or moisture of the mass flow. During operation, the additional measured variable is then likewise determined and the corresponding permissible operating range is used in the method according to the invention. By determining the permissible operating range, which remains unchanged during operation of the fuel cell system, even creeping disturbances can be detected. Before the operation of the fuel cell system, additional ranges of pressure difference and mass flow value can be determined by measurement series that do not correspond to an optimal operating state, but whose knowledge is still helpful, for example, an area that corresponds to a particularly dry channel.

Alternativ kann der zulässige Betriebsbereich während des Betriebes festgelegt werden. Wird eine quadratische Abhängigkeit des Massenstromwertes ṁ von der Druckdifferenz ΔP nach einem Drosselmodell gemäß der nachfolgenden Gleichung (1) angenommen, so können nach Druchlaufen mehrerer Zustände bei einem störungsfreien Betrieb die Parameter a0, a1 und a2 bestimmt werden, so dass sich der zulässige Betriebsbereich ergibt. Alternativ werden die Parameter a0, a1 und a2 zunächst aus einer Messreihe vor dem Betrieb übernommen. ΔP = a0 + a1·ṁ + a2·(ṁ)2 Gleichung (1) Alternatively, the allowable operating range can be set during operation. If a quadratic dependence of the mass flow value ṁ on the pressure difference ΔP according to a throttle model according to the following equation (1) is assumed, the parameters a 0 , a 1 and a 2 can be determined after running through several states in a trouble-free operation, so that the permissible operating range. Alternatively, the parameters a 0 , a 1 and a 2 are initially taken from a series of measurements before operation. ΔP = a 0 + a 1 · Ṁ + a 2 · (M ') 2 Equation (1)

Weicht der gemessene Massenstromwert von dem mit den gegebenen Parametern nach Gleichung (1) berechnete Massenstromwert ab, so können die Parameter a0, a1 und a2 angepasst werden oder ein Toleranzbereich für die Parameter a0, a1 und a2 festgelegt werden. Vorteilhaft an dieser Art der Festlegung ist, dass keine oder kaum Vorkenntnisse nötig sind und dass der zulässige Betriebsbereich sich variierenden Betriebsbedingungen anpassen kann. Nachteilig ist, dass insbesondere bei schleichenden Veränderungen nicht ohne zusätzliche Informationen zwischen einer Änderung des zulässigen Betriebsbereichs aufgrund von veränderten Betriebsbedingungen oder eine Störung geschlossen werden kann.If the measured mass flow value deviates from the mass flow value calculated using the given parameters according to equation (1), then the parameters a 0 , a 1 and a 2 can be adapted or a tolerance range can be defined for the parameters a 0 , a 1 and a 2 . An advantage of this type of determination is that little or no previous knowledge is necessary and that the permissible operating range can adapt to varying operating conditions. The disadvantage is that, in particular with gradual changes can not be concluded without additional information between a change in the permissible operating range due to changed operating conditions or a fault.

Es kann sein, dass der Massenstromwert, der in Einzelschritt I. D. der gemessenen Druckdifferenz zugeordnet wird, ein gemessener Massenstromwert ist, der insbesondere zeitgleich mit dem ersten und dem zweiten Druck, mit einem Massenstromsensor gemessen wird, d. h. das erfindungsgemäße Verfahren weist einen weiteren Einzelschritt zusätzlich zu den Einzelschritten I. B. und I. C. auf, in dem eine weitere Größe, der Massenstromwert, gemessen und nicht aus anderen Messwerten geschlossen wird. Üblicherweise wird die Messung des Massenstromwertes in den gleichen Intervallen oder bevorzugt fortlaufend wie die Messung des ersten und des zweiten Druckes vorgenommen. Um herauszufinden, ob der Betriebspunkt außerhalb des zulässigen Betriebsbereiches liegt, können die zulässigen Druckdifferenzen zu dem gemessenen Massenstromwert mit der gemessenen Druckdifferenz verglichen werden. Ergibt der Vergleich, dass die Druckdifferenzen sich nicht innerhalb von Toleranzgrenzen entsprechen, so wird auf ein Abweichen vom Betriebsbereich geschlossen. Alternativ kann bei einer vorgegebenen, eingeregelten Druckdifferenz der gemessene Massenstromwert mit dem zulässigen Massenstromwert der vorgegebenen Druckdifferenz verglichen werden.It may be that the mass flow value, in single step I. D. the measured pressure difference is assigned, a measured mass flow value is, in particular, at the same time as the first and the second Pressure measured with a mass flow sensor, d. H. the inventive Method has a further single step in addition to the individual steps I. B. and I. C., in which a further Size, the mass flow value, measured and not is closed from other measured values. Usually will be the measurement of the mass flow value at the same intervals or preferably continuously as the measurement of the first and second Pressure made. To find out if the operating point is outside the permissible operating range is the permissible pressure differences to the measured mass flow value be compared with the measured pressure difference. Yields the Comparison that the pressure differences do not correspond within tolerance limits, so it is concluded that there is a deviation from the operating range. alternative can at a predetermined, adjusted pressure difference of the measured Mass flow value with the permissible mass flow value of predetermined pressure difference can be compared.

Im alternativen Fall kann es sein, dass das Brennstoffzellensystem keinen Massenstromsensor aufweist, sondern der Massenstromwert, der in Einzelschritt I. D. der gemessenen Druckdifferenz zugeordnet wird, anhand von Reglersignale eingestellt und charakterisiert wird. Einer Regelkreisstruktur wird ein Massenstromwert, wie er z. B. zur Erzeugung einer benötigten Leistung der Brennstoffzelle notwendig ist, und ein erster Solldruck vorgegeben. Diesem im Folgenden als ”vorgegebener Masserstromwert” bezeichneten Massenstromwert wird zunächst in der Regelkreisstruktur eine zulässige Druckdifferenz zugeordnet und anhand dieser zulässigen Druckdifferenz und des ersten Solldrucks ein zweiter Solldruck ermittelt. Der erste und der zweite Solldruck werden dem Regler übermittelt. Ebenfalls wird dem Regler die gemessenen Drücke übermittelt. Der Regler gibt nun Reglersignale aus, um einen Massenstromwert einzustellen, bei dem die gemessenen Drücke und die Solldrücke in Übereinstimmung sind. Da bereits durch die Reglersignale auf den einzustellenden Massenstromwert geschlossen werden kann, kann ein Abweichen vom zulässigen Betriebsbereich anhand der Reglersignale erkannt werden, ohne dass der einzustellende Massenstromwert explizit bestimmt werden muss. Das bedeutet, dass in Einzelschritt I. D. auch ohne expliziter Kenntnis des Betriebspunktes auf ein Abweichen vom dem zulässigen Betriebsbereich geschlossen werden kann, da die Reglersignale auf ein Sich Befinden des Betriebspunktes außerhalb des zulässigen Betriebsbereiches hindeuten.In the alternative case, it may be that the fuel cell system has no mass flow sensor, but the mass flow value, which is assigned in a single step ID of the measured pressure difference, adjusted and characterized by means of controller signals. A loop structure is a mass flow value, as z. B. is necessary to generate a required power of the fuel cell, and given a first target pressure. This mass flow value, which is referred to below as the "predetermined mass flow value", is first assigned an admissible pressure difference in the control loop structure and a second setpoint pressure is determined on the basis of this permissible pressure difference and the first set pressure. The first and second set pressures are transmitted to the controller. The measured pressures are also transmitted to the controller. The controller now outputs control signals to set a mass flow value in which the measured pressures and the set pressures are in agreement. Since the mass flow value to be set can already be deduced by the controller signals, it is possible to detect a deviation from the permissible operating range on the basis of the controller signals, without the mass flow value to be set to be determined explicitly. This means that in individual step ID, even without explicit knowledge of the operating point, it is possible to conclude that there is a deviation from the permissible operating range, since the controller signals indicate that the operating point is outside the permissible operating state indicate area.

Insbesondere ist es denkbar, dass der Massenstromwert vor der Brennstoffzelle und vor dem ersten Drucksensor in Strömungsrichtung gemessen wird und alle im Folgenden aufgeführten Schlussfolgerungen beziehen sich, soweit nicht anders erwähnt, hierauf. Generell ist es jedoch auch möglich, dass der Massenstromwert hinter dem zweiten Drucksensor und zwischen dem ersten und dem zweiten Drucksensor gemessen wird. In diesem Fall müssen eventuell andere Schlussfolgerungen aus einem Über- oder Unterschreiten der Toleranzgrenzen gezogen werden.Especially it is conceivable that the mass flow value before the fuel cell and measured upstream of the first pressure sensor in the flow direction and all the conclusions below Unless otherwise mentioned, this. Generally is However, it is also possible that the mass flow value behind the second pressure sensor and between the first and the second Pressure sensor is measured. In this case may need other conclusions from exceeding or falling short of the tolerance limits are drawn.

Beispiele für den zweiten Schritt des Verfahrens werden exemplarisch in den Ausführungsbeispielen besprochen.Examples for the second step of the method will be exemplified discussed in the embodiments.

Die Erfindung wird auch durch ein Brennstoffzellensystem gelöst, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren betrieben werden kann. Hierzu weist das Brennstoffzellensystem einen ersten Drucksensor zum Messen des ersten Drucks und einen zweiten Drucksensor zum Messen des zweiten Drucks auf. Ferner muss das System eine Überwachungseinheit aufweisen, mit der festgestellt werden kann, ob das Brennstoffzellensystem sich im zulässigen Betriebsbereich befindet. Die Überwachungeinheit wird, wenn der zulässige Betriebsbereich überschritten ist, der Art des Abweichens entsprechende Maßnahmen einleiten. Wird der Massenstromwert gemessen, so befindet sich weiterhin ein Massenstromsensor im Brennstoffzellensystem. Bevorzugt ist zunächst der Massenstromsensor, dann der erste Drucksensor, dann die Brennstoffzelle und dann der zweiten Drucksensor, in Strömungsrichtung betrachtet, angeordnet.The Invention is also solved by a fuel cell system, operated with the inventive method can be. For this purpose, the fuel cell system has a first Pressure sensor for measuring the first pressure and a second pressure sensor to measure the second pressure. Furthermore, the system must have a monitoring unit with which it can be determined whether the fuel cell system is within the permissible operating range. The monitoring unit will, when the permissible operating range is exceeded is to initiate appropriate measures of derogation. If the mass flow value is measured, then there is still a Mass flow sensor in the fuel cell system. Preferred is first the mass flow sensor, then the first pressure sensor, then the fuel cell and then the second pressure sensor, in the flow direction considered, arranged.

Anstelle einer Brennstoffzelle kann auch ein Brennstoffzellenstapel verwendet werden.Instead of A fuel cell may also use a fuel cell stack become.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigenFurther the invention improving measures will be apparent from the following description of embodiments of the Invention, which are shown schematically in the figures. All from the claims, the description or the drawing Outstanding features and / or benefits, including constructive details, spatial arrangement and method steps can both for yourself and in various combinations be essential to the invention. Show it

1 Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem 1 Section of a fuel cell system according to the invention

2 Druckdifferenz-über-Massenstromwert-Auftragung mit zulässigem Betriebsbereich und Betriebspunkte im Falle einer Leckage 2 Pressure difference over mass flow value plot with allowable operating range and operating points in case of leakage

3 Druckdifferenz-über-Massenstromwert-Auftragung mit zulässigem Betriebsbereich, Betriebsbereich bei trockenem Kanal und Betriebsbereich bei feuchtem und/oder zufrierendem Kanal 3 Pressure difference over mass flow value plot with allowable operating range, dry channel operating range and wet and / or freezing channel operating range

4 erfindungsgemäße Regelkreisstruktur 4 Control loop structure according to the invention

In 1 ist schematisch ein Teil 1' eines Brennstoffzellensystem 1 mit einem Brennstoffzellenstapel 2 dargestellt. Hierbei handelt es sich um den Weg eines Kathodenstroms 10, der das Brennstoffzellensystem 1 gemäß der durch die Pfeile 11 gekennzeichneten Strömungsrichtung in einem Kanal 5 durchläuft. Als Kathodenstrom 10 kann beispielsweise Umgebungsluft von einem Verdichter 3 angesaugt und komprimiert werden. Der komprimierte Kathodenstrom 10 wird in einem Befeuchter 4 angefeuchtet und durchläuft dazu eine Befeuchterkammer 4'. Der so befeuchtete Kathodenstrom 10 erreicht den Brennstoffzellenstapel 2 mit einem ersten Druck P1. Im dem Brennstoffzellenstapel 2 reagiert zumindest ein Teil des in dem Kathodenstrom 10 enthaltenen Sauerstoffs aus der Umgebungsluft in einer elektrochemischen Reaktion zu Wasser und erzeugt dabei Strom. Der Kathodenstrom 10 verlässt den Brennstoffzellenstapel 2 mit einem zweiten Druck P2. Der zweite Druck P2 ist gegenüber dem ersten Druck P1 durch den Druckverlust aufgrund von Rohrreibungen innerhalb des Kanals 5, der innerhalb des Brennstoffzellenstapels 2 liegt, und Strömungswiderständen etc. verringert. Hierbei hängt der Druckverlust u. a. von der Dichte des Kathodenstroms und dem Durchmesser des Kanals 5 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 2 ab. Weiterhin können Gase aus Anodenräumen des Brennstoffzellenstapels 2 in den Kathodenstrom 10 diffundiert sein. Der zweite Druck P2 ist gegenüber dem ersten Druck P1 auch verändert, da der Kathodenstrom 10 bei Austritt aus dem Brennstoffzellenstapel 2 durch die elektrochemische Reaktion Sauerstoff abgegeben und Wasser aufgenommen hat. Der erste Druck P1 und der zweite Druck P2 sind zudem temperaturabhängig. Nach dem Verlassen des Brennstoffzellenstapels 2 durchläuft der Kathodenstrom 10 eine weitere Befeuchterkammer 4'', um Feuchtigkeit an den eintretenden Kathodenstrom 10 abzugeben. Durch ein Staudruckregelventil 6 kann der zweite Druck P2 geregelt werden. Danach verlässt der Kathodenstrom 10 das Brennstoffzellensystem 1 und wird wieder an die Umgebung abgegeben.In 1 is a schematic part 1' a fuel cell system 1 with a fuel cell stack 2 shown. This is the path of a cathode current 10 who owns the fuel cell system 1 as indicated by the arrows 11 marked flow direction in a channel 5 passes. As cathode current 10 For example, ambient air from a compressor 3 sucked and compressed. The compressed cathode current 10 gets in a humidifier 4 moistened and goes through a humidifier chamber 4 ' , The so moistened cathode current 10 reaches the fuel cell stack 2 with a first pressure P 1 . In the fuel cell stack 2 At least a portion of this reacts in the cathode stream 10 contained oxygen from the ambient air in an electrochemical reaction to water, thereby generating electricity. The cathode current 10 leaves the fuel cell stack 2 with a second pressure P 2 . The second pressure P 2 is opposite to the first pressure P 1 due to the pressure loss due to pipe friction within the duct 5 that is inside the fuel cell stack 2 lies, and reduces flow resistance etc. Among other things, the pressure loss depends on the density of the cathode current and the diameter of the channel 5 inside the fuel cell stack 2 from. Furthermore, gases from anode chambers of the fuel cell stack 2 in the cathode current 10 be diffused. The second pressure P 2 is also changed with respect to the first pressure P 1 , since the cathode current 10 at the exit from the fuel cell stack 2 released oxygen and absorbed water through the electrochemical reaction. The first pressure P 1 and the second pressure P 2 are also temperature-dependent. After leaving the fuel cell stack 2 the cathode current passes through 10 another humidifier chamber 4 '' to add moisture to the incoming cathode stream 10 leave. By a back pressure control valve 6 the second pressure P 2 can be regulated. Thereafter, the cathode current leaves 10 the fuel cell system 1 and is returned to the environment.

Erfindungsgemäß wird der erste Druck P1 mit einem ersten Drucksensor 8 vor dem Brennstoffzellenstapel 2 und der zweite Druck P2 mit einem zweiten Drucksensor 9 nach dem Brennstoffzellenstapel 2 gemessen. Wird kein Massenstromwert ṁ gemessen, so wird der erste Druck P1 und der zweite Druck P2 eingeregelt. Hierzu kann eine Überwachungeinheit 14 vorgesehen sein, die durch Übertragungstrecken 15, 16 die Werte für den ersten Druck P1 und den zweiten Druck P2 empfängt und die eine Drehzahl n des Verdichters 3 und eine Stellung des Staudruckregelventils 6, die durch eine Steuerspannung U vorgebbar ist, gemäß den Pfeilen 12, 13 vorgibt. Es ergibt sich eine Regelkreisstruktur 18 gemäß 4. Alternativ kann die Stärke des Kathodenstroms 10, d. h. der Massenstromwert ṁ, von einem Massenstromsensor 7, der insbesondere vor dem Verdichter 3 angeordnet sein kann, gemessen werden. In diesem Fall kann der Massenstromwert ṁ eingeregelt werden, indem der Massenstromwert ṁ über die Übertragungsstrecke 17 an die Überwachungseinheit 14 übertragen wird und die Überwachungseinheit 14 über die Übertragungsstrecke 12 die Drehzahl n des Verdichters 3 und über die Übertragungsstrecke 13 die Steuerspannung U des Staudruckregelventils vorgibt. Die gemessenen Drücke P1 und P2 dienen in diesem Fall, um ein Abweichen von einem zulässigen Betriebsbereich B zu überwachen. Aber auch wenn der Massenstromwert ṁ gemessen wird, kann die Druckdifferenz ΔP eingeregelt werden. In diesem Fall dient der gemessene Massenstromwert ṁ zur Überwachung, ob der zulässige Betriebsbereich B überschritten wird.According to the invention, the first pressure P 1 with a first pressure sensor 8th in front of the fuel cell stack 2 and the second pressure P 2 with a second pressure sensor 9 after the fuel cell stack 2 measured. If no mass flow value ṁ is measured, then the first pressure P 1 and the second pressure P 2 are adjusted. For this purpose, a monitoring unit 14 be provided by transmission lines 15 . 16 the values for the first pressure P 1 and receives the second pressure P 2 and the one speed n of the compressor 3 and a position of the backpressure control valve 6 , which is predetermined by a control voltage U, according to the arrows 12 . 13 pretends. This results in a loop structure 18 according to 4 , Alternatively, the strength of the cathode current 10 , ie the mass flow value ṁ, of a mass flow sensor 7 in particular in front of the compressor 3 can be arranged to be measured. In this case, the mass flow value ṁ can be adjusted by the mass flow value ṁ over the transmission path 17 to the monitoring unit 14 is transmitted and the monitoring unit 14 over the transmission line 12 the speed n of the compressor 3 and over the transmission line 13 specifies the control voltage U of the back pressure control valve. The measured pressures P 1 and P 2 are used in this case to monitor a deviation from an allowable operating range B. But even if the mass flow value ṁ is measured, the pressure difference ΔP can be adjusted. In this case, the measured mass flow value ṁ serves to monitor whether the permissible operating range B is exceeded.

In 2 ist eine Druckdifferenz ΔP aus dem ersten Druck P1 und dem zweiten Druck P2 über dem Massenstromwert ṁ aufgetragen. Der zulässige Betriebsbereich B kann beispielsweise vor dem eigentlichen Betrieb des Brennstoffzellenstapels 2 ermittelt werden. Hierbei können mögliche Kathodenströme 10 mit Massenstromwerten ṁ, die für verschiedene Betriebszustände, z. B. verschiedene Lastzustände des Brennstoffzellenstapels 2, charakteristisch sind, vorgegeben werden und die sich aufgrund des Druckverlustes und der Stromstärke ergebende Druckdifferenz ΔP gemessen werden. In Abhängigkeit von Temperatur, Feuchtigkeit und Stromstärke bei einem eingestellten Massenstromwert ṁ können sich unterschiedliche Druckdifferenzen ΔP ergeben, die innerhalb von einer oberen Toleranzgrenze B' und einer unteren Toleranzgrenze B'' dennoch für einen störungsfreien, zuverlässigen Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 charakteristisch sind. Der zulässige Betriebsbereich B sichert so z. B. im Falle des Kathodenstroms 10 als Massenstrom 10, dass immer genügend Sauerstoff für die elektrochemische Reaktion im Brennstoffzellenstapel 2 vorhanden ist. Eine ungenügende Sauerstoffzufuhr kann z. B. zur Schädigung von Membranen im Brennstoffzellenstapel 2 führen. Alternativ können die verschiedene Druckdifferenzen ΔP eingeregelt werden und die zulässigen Massenstromwerte ṁ gemessen werden.In 2 a pressure difference ΔP from the first pressure P 1 and the second pressure P 2 is plotted against the mass flow value ṁ. The permissible operating range B can, for example, before the actual operation of the fuel cell stack 2 be determined. This can be possible cathode currents 10 with mass flow values ṁ, for different operating conditions, eg. B. different load conditions of the fuel cell stack 2 , are characteristic, are given and the resulting due to the pressure loss and the current pressure difference .DELTA.P are measured. Depending on temperature, humidity and current intensity at a set mass flow value ṁ, different pressure differences .DELTA.P resulting within an upper tolerance limit B 'and a lower tolerance limit B "may nevertheless result for trouble-free, reliable operation of the fuel cell system 1 are characteristic. The permissible operating range B ensures such. B. in the case of the cathode current 10 as mass flow 10 getting enough oxygen for the electrochemical reaction in the fuel cell stack 2 is available. An insufficient oxygen supply can, for. B. damage to membranes in the fuel cell stack 2 to lead. Alternatively, the different pressure differences ΔP can be adjusted and the permissible mass flow values ṁ can be measured.

Der zulässige Betriebsbereich kann auch erst während der Brennstoffzellenbetriebs anhand des Drosselmodells gemäß Gleichung (1) ermittelt oder angepasst werden. Hierbei wird zunächst davon ausgegangen, dass der Betrieb störungsfrei ist, so dass die Parameter a0, a1 und a2 bestimmt oder angepasst werden können, woraus sich der zulässige Betriebsbereich B ergibt.The permissible operating range can also be determined or adjusted only during fuel cell operation on the basis of the throttle model according to equation (1). Here, it is initially assumed that the operation is trouble-free, so that the parameters a 0 , a 1 and a 2 can be determined or adjusted, resulting in the permissible operating range B.

Wird nun das Brennstoffzellensystem 1 an einem Betriebspunkt A innerhalb des zulässigen Betriebsbereichs B betrieben und tritt eine Leckage vor oder in dem Brennstoffzellenstapel 2 auf, so sinkt durch den geringeren Kathodenstrom 10 nach der Leckage die Druckdifferenz ΔP, so dass sich der Betriebspunkt A1 unterhalb der unteren Toleranzgrenze B'' einstellt. Wird der Massenstromwert ṁ eingeregelt, so verbleibt bei bestehender Leckage der Betriebspunkt A1. Wird die Druckdifferenz ΔP eingeregelt, so wird sich der Betriebspunkt A1 zügig zum Betriebspunkt A2 verschieben, bei dem der bei gleicher Druckdifferenz aufgrund der Leckage ein höherer Massenstromwert ṁ von Nöten ist. Sowohl der Betriebspunkt A1 als auch der Betriebspunkt A2 befinden sich unterhalb des zulässigen Betriebsbereiches B in der in 2 vorgenommenen Auftragung. Die Überwachungseinheit 14 erkennt, dass der jetzige Betriebspunkt A1 oder A2 unterhalb der unteren Toleranzgrenze B'' liegt und schließt daraus, dass in dem Kanal 5 vor dem zweiten Drucksensor 9 eine Leckage aufgetreten sein muss. Als Reaktion auf diese Schlussfolgerung gibt die Überwachungseinheit 14 eine Warnung heraus und veranlasst das Brennstoffzellensystem 1 in einen Notbetrieb überzugehen. Der Verdichter 3 wird im Notfallbetrieb nun so eingestellt, dass eine vorgegebene Druckdifferenz ΔP eingehalten werden kann, was im Vergleich zum normalen Betrieb nur durch einen erhöhten Massenstromwert ṁ möglich ist. Hierdurch wird zwar die maximale Leistung des Brennstoffzellensystems 1 eingeschränkt und der Wirkungsgrad verschlechtert, jedoch ermöglicht der Notbetrieb den Benutzer, das Brennstoffzellensystem 1 weiter zu betreiben, ohne die Brennstoffzelle 2 zu schädigen. Im Falle einer Verwendung des Brennstoffzellensystems 1 als Kraftfahrzeugantrieb ermöglicht der Notbetrieb den Benutzer, zur nächsten Werkstatt zu fahren.Will now the fuel cell system 1 operated at an operating point A within the allowable operating range B and occurs before or in the fuel cell stack 2 on, so sinks by the lower cathode current 10 after the leakage, the pressure difference ΔP, so that the operating point A 1 below the lower tolerance limit B '' sets. If the mass flow value ṁ is adjusted, the operating point A 1 remains with existing leakage. If the pressure difference .DELTA.P regulated, the operating point A 1 will move quickly to the operating point A 2 , in which the same pressure difference due to the leakage, a higher mass flow value ṁ is needed. Both the operating point A 1 and the operating point A 2 are located below the permissible operating range B in the in 2 made application. The monitoring unit 14 recognizes that the current operating point A 1 or A 2 is below the lower tolerance limit B '' and concludes that in the channel 5 before the second pressure sensor 9 a leak must have occurred. In response to this conclusion gives the monitoring unit 14 a warning out and cause the fuel cell system 1 to go into emergency operation. The compressor 3 is set in emergency mode now so that a predetermined pressure difference .DELTA.P can be maintained, which is possible in comparison to normal operation only by an increased mass flow value ṁ. Although this is the maximum power of the fuel cell system 1 limited and the efficiency deteriorates, however, the emergency operation allows the user to the fuel cell system 1 continue to operate without the fuel cell 2 to harm. In case of using the fuel cell system 1 As a motor vehicle drive the emergency operation allows the user to drive to the nearest workshop.

In 3 ist erneut eine Auftragung der Druckdifferenz ΔP über dem Massenstromwert ṁ dargestellt. Ebenfalls ist erneut der zulässige Betriebsbereich B mit den Toleranzgrenzen B', B'' dargestellt. Ein möglicher Betriebspunkt A liegt innerhalb des zulässigen Betriebsbereiches B. Oberhalb bei höheren Drücken liegt ein Betriebsbereich C, in dem bei einer eingeregelten Druckdifferenz ΔP ein zu geringer Massenstromwert ṁ resultiert, so dass es zu einer Unterversorgung der Brennstoffzelle 2 mit Sauerstoff kommen würde.In 3 is again a plot of the pressure difference .DELTA.P over the mass flow value ṁ shown. Also, the allowable operating range B is again shown with the tolerance limits B ', B''. A possible operating point A is within the permissible operating range B. Above at higher pressures is an operating range C, in which at a regulated pressure difference ΔP too low a mass flow value ṁ results, so that there is a shortage of the fuel cell 2 would come with oxygen.

Der Betriebsbereich C kann zum einen dadurch erreicht werden, dass z. B. durch die elektrochemische Reaktion entstandene Feuchtigkeit in dem Kanal 5 kondensiert und Tröpfchen bildet. Das erfindungsgemäße Verfahren erkennt das Verlassen des zulässigen Betriebsbereichs B, da bei Tröpfchenbildung sich der Betriebspunkt A bei eingeregelter Druckdifferenz ΔP auf den Betriebspunkt A3 mit einem verringerten Massenstromwert ṁ bzw. bei unverändertem Massenstromwert ṁ auf den Betriebspunkt A4 mit einer erhöhten Druckdifferenz ΔP verschiebt. Beide Betriebspunkte A3, A4 liegen oberhalb der oberen Toleranzgrenze B' im unzulässigen Betriebsbereich C.The operating range C can be achieved by the fact that z. B. caused by the electrochemical reaction moisture in the channel 5 condenses and forms droplets. The inventive method recognizes leaving the permissible operating range B, since droplets formation of the operating point A at adjusted pressure difference .DELTA.P to the operating point A 3 with a reduced mass flow value ṁ or with unchanged mass flow value ṁ shifts to the operating point A 4 with an increased pressure difference .DELTA.P. Both operating points A 3 , A 4 are above the upper tolerance limit B 'in the inadmissible operating range C.

Der Betriebsbereich C kann zum anderen dadurch erreicht werden, dass z. B. die in dem Kanal 5 durch die elektrochemische Reaktion entstandene Feuchtigkeit bei niedrigen Außentemperaturen gefriert und so den Durchschnitt des Kanals verringert, so dass der Kathodenstrom 10 ein höherer Druckverlust als üblich erleidet. So wird sich auch bei Eisbildung der Betriebspunkt A bei eingeregelter Druckdifferenz auf den Betriebspunkt A3 und bei unverändertem Massenstromwert ṁ auf den Betriebspunkt A4 verschieben. Schlimmstenfalls kann der Kanal 5 ganz zufrieren und der Kathodenstrom die Brennstoffzelle 2 nicht mehr erreichen. Eisbildung im Kanal 5 kann dazu führen, dass das Brennstoffzellensystem 1 nicht mehr betriebsfähig ist und abgeschaltet werden muss. Durch die vorliegende rechtzeitige Erkennung von Eisbildung können frühzeitig geeignete Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise eine Trocknung und/oder Erwärmung, ergriffen werden, die den Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 sichern.The operating range C can be achieved on the other hand that z. B. in the channel 5 moisture generated by the electrochemical reaction freezes at low outside temperatures, thus reducing the average of the channel, so that the cathode current 10 a higher pressure loss than usual suffers. Thus, even with ice formation, the operating point A at regulated pressure difference on the operating point A 3 and with unchanged mass flow value ṁ on the operating point A 4 move. At worst, the channel can 5 completely freeze and the cathode current the fuel cell 2 not reach anymore. Ice formation in the canal 5 can cause the fuel cell system 1 is no longer operational and must be shut down. By means of the present timely detection of ice formation, suitable countermeasures, such as, for example, drying and / or heating, can be taken at an early stage, which control the operation of the fuel cell system 1 to back up.

Erkennt die Überwachungseinheit 14, dass die obere Toleranzgrenze B' überschritten wurde, so folgert die Überwachungseinheit 14, dass entweder Tröpfchen- oder Eisbildung vorliegt. Wird zusätzlich die Außentemperatur ermittelt, so kann die Überwachungseinheit 14 auch zwischen Tröpfchen- und Eisbildung unterscheiden. In beiden Fällen kann sie als Reaktion auf das Überschreiten der oberen Toleranzgrenze B' die Verringerung der Stromproduktion der Brennstoffzelle 2 veranlassen. Hierdurch entsteht weniger Wasser aus der elektrochemischen Reaktion, das kondensieren oder gefrieren kann. Alternativ kann die Überwachungseinheit 14 eine Erwärmung des Kanals 5 veranlassen. Der Kanal 5 kann beispielsweise durch Heizplatten im Brennstoffzellenstapel oder durch wärmeres Kühlwasser erwärmt werden. Eine Erwärmung bringt das Eis zum Schmelzen und führt auch zu einer höheren Verdampfungsrate der Tröpfchen. Der Kanal 5 kann auch durch eine Erhöhung des Massenstromwertes ṁ getrocknet werden.Detects the monitoring unit 14 in that the upper tolerance limit B 'has been exceeded, the monitoring unit concludes 14 in that either droplet or ice formation is present. If, in addition, the outside temperature is determined, then the monitoring unit 14 also distinguish between droplet and ice formation. In either case, it may reduce the power production of the fuel cell in response to exceeding the upper tolerance limit B ' 2 cause. This results in less water from the electrochemical reaction, which can condense or freeze. Alternatively, the monitoring unit 14 a heating of the channel 5 cause. The channel 5 can be heated for example by hot plates in the fuel cell stack or by warmer cooling water. Heating causes the ice to melt and also results in a higher evaporation rate of the droplets. The channel 5 can also be dried by increasing the mass flow value ṁ.

Um ein Gefrieren von Wasser im Kanal 5 während eines Nichtbetriebs der Brennstoffzelle 2 vorzubeugen und damit einem Gefrieren des Wassers in der Membran und einer Schädigung der Membran zu vermeiden, kann beim Beenden des Betriebes der Kanal 5 trocken geblasen werden. Dazu wird insbesondere bei einer geringen oder fehlenden Stromproduktion ein eventuell erhöhter Kathodenstrom 10 durch den Kanal 5 geschickt. Hierbei dient das erfindungsgemäße Verfahren nicht dem Erkennen einer Störung, sondern zur Kontrolle, ob ein gewünschter Trocknungszustand des Kanals erreicht wurde, bei dem die Membrane des Brennstoffzellenstapels jedoch noch feucht sind. Ein Bereich D in der Druckdifferenz-ΔP-über-Massenstromwert-ṁ-Auftragung, der diesem gewünschte Trocknungszustand entspricht und der unterhalb der unteren Toleranzgrenze B'' liegt (s. 3), kann vor Beginn des Betriebes des Brennstoffzellensystems 1 ermittelt werden. Während der Trocknung verschiebt sich der Betriebspunkt A des zulässigen Betriebsbereichs bei gleichbleibendem Massenstromwert ṁ zu Punkt A5. Wird eine dem Punkt A5 zugehörige Druckdifferenz ΔP gemessen, so kann die Überwachungseinheit 14 auf genügendes Unterschreiten des zulässigen Betriebsbereiches B schließen und das Brennstoffzellensystem 1 abschalten.To freeze water in the canal 5 during a non-operation of the fuel cell 2 To prevent and thus avoid freezing of the water in the membrane and damage to the membrane, when terminating the operation of the channel 5 be blown dry. For this purpose, in particular with a small or missing power production, a possibly increased cathode current 10 through the channel 5 cleverly. In this case, the method according to the invention does not serve to detect a malfunction, but to check whether a desired drying state of the channel has been reached, but in which the membranes of the fuel cell stack are still moist. A range D in the pressure difference ΔP over mass flow value ṁ plot, which corresponds to this desired drying condition and which is below the lower tolerance limit B "(see FIG. 3 ), before the start of operation of the fuel cell system 1 be determined. During drying, the operating point A of the permissible operating range shifts to point A 5 at a constant mass flow value ṁ. If a pressure difference ΔP associated with the point A 5 is measured, then the monitoring unit 14 close to the permissible operating range B and the fuel cell system 1 switch off.

Wird der Massenstromwert ṁ nicht gemessen, so kann in der Überwachungseinheit 14 oder in einer weiteren Regeleinheit eine in 4 dargestellte Regelkreisstruktur 18 verwendet werden, die ohne eine Messung des Massenstromwerts ṁ auskommt. Aus einem vorgegebenen Massenstromwert ṁSoll und ein erster Solldruck P1,Soll wird ein in einem Regeleinheitsteil 19 anhand des zulässigen Betriebsbereichs B ein zweiter Solldruck P2,Soll vorgegeben. In einen Regler 20 gehen weiterhin als Eingangsgrößen der gemessene, durch die Übertragungsstrecken 15, 16 übertagene erste und zweite Druck P1 und P2 ein. Der Regler 20 verändert den ersten und den zweiten Solldruck P1,Soll und P2,soll so, dass die gemessenen Werten P1 und P2 mit den ursprünglichen Solldrücken P1,Soll und P2,soll übereinstimmen und gibt Reglersignale uR1, uR2, die zu veränderten Solldrücken P1,Soll' und P2,soll' führen, an eine flache Vorsteuerung 21 weiter, die die Drehzahl n des Verdichters 3 und die Steuerspannung U für das Staudruckventil 6 für den Kathodenstrom 10 des Brennstoffzellensystems 1 vorgibt. Überschreitet ein Regelsignale uR1, uR2 eine Toleranzgrenze, so wird von einem Abweichenvom zulässigen Betriebsbereich B ausgegangen und den in den obigen Beispielen analoge Schlussfolgerungen gezogen. Beispielsweise ist zunächst der Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 störungsfrei und stationär, so dass die Solldrücke P1,Soll und P2,soll mit den gemessenen Drücken P1 und P2 übereinstimmen und der Regler 20 die Solldrücke P1,Soll und P2,soll nicht verändert. Tritt nun eine Leckage in der Brennstoffzelle 2 ein, so ist der zweite Druck P2 zu hoch. Damit der zweite Druck P2 dem Solldruck P2,soll wieder entspricht, gibt der Regler 20 einen erniedrigten Solldruck P2,soll' aus, wodurch die Steuerspannung U für das Staudruckventil 6 so eingestellt wird, das ein erhöhter Massenstromwert ṁ durch das Brennstoffsystem fließt (Betriebspunkt A2 in 2). Liegt Eis- oder Tröpfchenbildung vor, so ist der zweite Druck P2 zu niedrig. Damit der zweite Druck P2 dem Solldruck P2,soll wieder entspricht, gibt der Regler 20 einen erhöhten Solldruck P2,soll' aus, wodurch die Steuerspannung U für das Staudruckventil 6 so eingestellt wird, das ein erniedrigter Massenstromwert ṁ durch das Brennstoffsystem fließt (Betriebspunkt A3 in 3). Der erhöhte Massenstromwert ṁ lässt sich damit am erniedrigten Solldruckwert P2,soll' und der erniedrigte Massenstromwert ṁ am erhöhten Solldruckwert P2,soll' erkennen. Eine Störung kann von einer gewollten Änderung der vorgegebenen Solldruckwerte P1,Soll und P2,soll infolge einer geänderten Leistungsanforderung an die Brennstoffzelle 2 dadurch unterschieden werden, dass nur die veränderten Solldruckwerte P1,Soll' und P2,soll' verändert sind.If the mass flow value ṁ is not measured, then the monitoring unit can 14 or in another control unit a in 4 illustrated loop structure 18 can be used, which does not require a measurement of the mass flow value ṁ. From a predetermined mass flow value ṁ target and a first target pressure P 1, target is a in a control unit part 19 based on the permissible operating range B, a second setpoint pressure P 2, setpoint . In a regulator 20 continue to be measured as input to the measured, through the transmission links 15 . 16 transmit first and second pressures P 1 and P 2 . The regulator 20 changes the first and the second setpoint pressure P 1, set point and P 2, should be such that the measured values P 1 and P 2 with the original setpoint pressures P 1, P 2 and Soll 2, should match and outputs control signals u R1 , u R2 , to change the target pressures P 1, Soll 'and P 2, should ' lead to a flat feedforward control 21 Next, the speed n of the compressor 3 and the control voltage U for the back pressure valve 6 for the cathode current 10 of the fuel cell system 1 pretends. If a control signal u R1 , u R2 exceeds a tolerance limit, a deviation from the permissible operating range B is assumed and the conclusions drawn in the above examples are drawn. For example, initially the operation of the fuel cell system 1 trouble-free and stationary, so that the set pressures P 1, P 2 and Soll , should coincide with the measured pressures P 1 and P 2 and the controller 20 the set pressures P 1, setpoint and P 2, should not be changed. Now occurs a leak in the fuel cell 2 on, the second pressure P 2 is too high. So that the second pressure P 2 the target pressure P 2, should correspond again, the controller gives 20 a lowered desired pressure P 2, should 'off, whereby the control voltage U for the back pressure valve 6 is adjusted so that an increased mass flow value ṁ flows through the fuel system (operating point A 2 in 2 ). If there is ice or droplet formation, the second pressure P 2 is too low. So that the second pressure P 2 the target pressure P 2, should correspond again, gives the controller 20 an increased setpoint pressure P 2, should 'off, whereby the control voltage U for the back pressure valve 6 is adjusted so that a reduced mass flow value ṁ flows through the fuel system (operating point A 3 in 3 ). The increased mass flow value ṁ can thus be recognized at the lowered desired pressure value P 2, soll 'and the reduced mass flow value ṁ at the increased desired pressure value P 2, soll '. A disturbance may result from a deliberate change of the predetermined target pressure values P 1, Soll and P 2, due to a changed power demand on the fuel cell 2 be distinguished by the fact that only the changed target pressure values P 1, Soll 'and P 2, soll ' are changed.

Würde der Massenstromwert ṁ dagegen hinter dem zweiten Drucksensor in Strömungsrichtung gesehen gemessen, so gleichen sich die Figuren für Eis- und Tröpfchenbildung. Jedoch liegt der Betriebspunkt A auch oberhalb des zulässigen Betriebsbereichs B im Falle einer Leckage, so dass zwischen den verschiedenen Störungen nicht mehr unterschieden werden kann.Would the mass flow value ṁ, however, behind the second pressure sensor Measured in the flow direction, so are the same the figures for ice and droplet formation. however the operating point A is also above the permissible Operating range B in case of leakage, so between the different disorders are no longer distinguished can.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102006008254 A1 [0003] DE 102006008254 A1 [0003]

Claims (15)

Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems (1) mit mindestens einer Brennstoffzelle (2), wobei ein Massenstrom (10) die Brennstoffzelle (2) durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass I. das Verfahren einen ersten Schritt zur Erkennung eines Abweichens von einem zulässigen Betriebsbereich (B) enthält, wobei der erste Schritt folgende Einzelschritte umfasst: A. Definieren des zulässigen Betriebsbereich (B) dadurch, dass einem Massenstromwert (ṁ) zulässige Druckdifferenzen (ΔP) aus einem ersten Druck (P1) des Massenstroms (10) vor der Brennstoffzelle (2) und einem zweiten Druck (P2) des Massenstroms (10) nach der Brennstoffzelle (2) innerhalb von Toleranzgrenzen (B', B'') zugeordnet werden B. Messen des ersten Drucks (P1) vor einem Eintritt des Massenstroms (10) in die Brennstoffzelle (2) an einem Zeitpunkt C. Messen des zweiten Drucks (P2) nach einem Austritt des Massenstroms (10) aus der Brennstoffzelle (2) an dem Zeitpunkt D. Schließen auf ein Abweichen von dem zulässigen Betriebbereich (B), wenn ein Betriebspunkt (A, A1, A2, A3, A4, A5), der durch eine Zuordnung des Massenstromwertes (ṁ) des, insbesondere zeitgleich, durchströmenden Massenstroms (10) zu einer gemessenen Druckdifferenz (ΔP) aus dem gemessenen ersten Druck (P1) und dem gemessenen zweiten Druck (P2) charakterisiert ist, außerhalb der Toleranzgrenzen (B', B'') des zulässigen Betriebsbereichs (B) liegt II. und dass das Verfahren einen zweiten Schritt enthält, bei dem aus dem Abweichen von dem zulässigen Betriebsbereich (B) eine Schlussfolgerung gezogen wird und das Brennstoffzellensystem (1) zu einer entsprechenden Reaktion veranlasst wird.Method for operating a fuel cell system ( 1 ) with at least one fuel cell ( 2 ), whereby a mass flow ( 10 ) the fuel cell ( 2 ), characterized in that I. the method comprises a first step for detecting a deviation from a permissible operating range (B), wherein the first step comprises the following individual steps: A. defining the permissible operating range (B) in that a mass flow value ( ṁ) permissible pressure differences (ΔP) from a first pressure (P 1 ) of the mass flow ( 10 ) in front of the fuel cell ( 2 ) and a second pressure (P 2 ) of the mass flow ( 10 ) after the fuel cell ( 2 ) within tolerance limits (B ', B'') B. Measuring the first pressure (P 1 ) before entry of the mass flow ( 10 ) into the fuel cell ( 2 ) at a time C. Measuring the second pressure (P 2 ) after an exit of the mass flow ( 10 ) from the fuel cell ( 2 ) at the time D. Closing to a deviation from the permissible operating range (B), if an operating point (A, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 ) by an assignment of the mass flow value (ṁ) of , in particular at the same time, throughflowing mass flow ( 10 ) to a measured pressure difference (ΔP) from the measured first pressure (P 1 ) and the measured second pressure (P 2 ) is characterized, outside the tolerance limits (B ', B'') of the permissible operating range (B) is II that the method includes a second step in which a conclusion is drawn from the deviation from the permissible operating range (B) and the fuel cell system ( 1 ) is caused to a corresponding reaction. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zulässige Betriebsbereich (B) in Einzelschritt I. A., insbesondere durch Messreihen, vor dem eigentlichen Betrieb des Brennstoffzellensystems (1) festgelegt wird.A method according to claim 1, characterized in that the permissible operating range (B) in a single step IA, in particular by series of measurements, before the actual operation of the fuel cell system ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zulässige Betriebsbereich (B) in Einzelschritt I. A. den Betriebsbedingungen, wie Temperatur, Feuchtigkeit oder erzeugtem Strom der Brennstoffzelle, während des Betriebes durch ein Drosselmodell angepasst wird.Method according to claim 1, characterized in that that the permissible operating range (B) in single step I. A. the operating conditions, such as temperature, humidity or generated power of the fuel cell, during operation is adjusted by a throttle model. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstromwert (ṁ) aus Einzelschritt I. D. zusätzlich zu den Einzelschritten I. B. und I. C., insbesondere zu demselben Zeitpunkt wie der erste und der zweite Druck (P1, P2), gemessen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mass flow value (ṁ) from single step ID in addition to the individual steps IB and IC, in particular at the same time as the first and the second pressure (P 1 , P 2 ), is measured. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstromwert (ṁ) aus Einzelschritt I. D. durch Reglersignale (uR1, uR2) charakterisiert und eingestellt wird, wobei ein Regler (20) den Massenstromwert (ṁ) so einstellt, dass der gemessene ersten Druck (P1) und der gemessene zweite Druck (P2) mit einem ersten Solldruck (P1,Soll) und einem zweiten Solldruck (P2,Soll) übereinstimmt, wobei der zweite Solldruck (P2,Soll) durch eine zulässigen Druckdifferenz (ΔP) eines vorgegebenen Massenstromwertes (ṁsoll) und den vorgegebenen ersten Solldruck (P1,Soll) bestimmt wird, wobei insbesondere der vorgegebene Massenstromwert (ṁsoll) durch eine Leistungsanforderung an die Brennstoffzelle (2) vorgegeben wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the mass flow value (ṁ) from individual step ID is characterized and set by controller signals (u R1 , u R2 ), a controller ( 20 ) sets the mass flow value (ṁ) such that the measured first pressure (P 1 ) and the measured second pressure (P 2 ) coincide with a first setpoint pressure (P 1, setpoint ) and a second setpoint pressure (P 2, setpoint ), wherein the second setpoint pressure (P 2, setpoint ) is determined by a permissible pressure difference (ΔP) of a predetermined mass flow value (ṁ soll ) and the predetermined first setpoint pressure (P 1, setpoint ), wherein in particular the predetermined mass flow value (ṁ soll ) is determined by a power demand the fuel cell ( 2 ) is given. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstromwert (ṁ) ein Massenstromwert (ṁ) vor dem Eintritt in die Brennstoffzelle (2), insbesondere ein Massenstromwert (ṁ) vor ein Eintritt in einen Verdichter (3), ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mass flow value (ṁ) a mass flow value (ṁ) before entering the fuel cell ( 2 ), in particular a mass flow value (ṁ) before entry into a compressor ( 3 ) is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abweichen von dem zulässigen Betriebsbereich (B) in Schritt II. auf eine Störung, insbesondere eine Leckage und/oder ein Vorliegen von mindestens einer Substanz in einer festen und/oder flüssigen Phase innerhalb eines Kanals (5), den der Massenstrom (10) durchströmt, geschlossen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when departing from the permissible operating range (B) in step II. To a fault, in particular a leakage and / or a presence of at least one substance in a solid and / or liquid phase within a Channels ( 5 ), the mass flow ( 10 ) flows through, is closed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn in einer Auftragung der Druckdifferenz (ΔP) über dem Massenstromwert (ṁ) der Betriebspunkt (A, A1, A2, A3, A4, A5) außerhalb der Toleranzgrenzen (B', B'') und unter dem zulässigen Betriebsbereich (B) liegt, in Schritt II. auf eine Leckage des Kanals (5) vor oder in der Brennstoffzelle (2) geschlossen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, if in a plot of the pressure difference (ΔP) above the mass flow value (ṁ) the operating point (A, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 ) outside the tolerance limits (B ', B'') and is below the permissible operating range (B), in step II. To a leakage of the channel ( 5 ) in front of or in the fuel cell ( 2 ) is closed. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Leckage in Schritt II. eine Warnmeldung erzeugt wird und das Brennstoffzellensystem (1) in einen Notlaufbetrieb überführt wird.A method according to claim 8, characterized in that in case of leakage in step II. A warning message is generated and the fuel cell system ( 1 ) is converted into an emergency operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn in einer Auftragung der Druckdifferenz (ΔP) über dem Massenstromwert (ṁ) der Betriebspunkt (A, A1, A2, A3, A4, A5) außerhalb der Toleranzgrenzen (B', B'') und über dem zulässigen Betriebsbereich (B) liegt, in Schritt II. auf ein Vorliegen von mindestens einer Substanz in einer festen und/oder flüssigen Phase innerhalb des Kanals (5) zwischen einem ersten Drucksensor (8), mit dem der erste Druck (P1) gemessen wird und einem zweiten Drucksensor (9), mit dem der zweite Druck (P2) gemessen wird, geschlossen wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that when in a plot of the pressure difference (ΔP) above the mass flow value (ṁ) the operating point (A, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 ) outside the tolerance limits (B ', B'') and above the permissible operating range (B), in step II. to the presence of at least one substance in a solid and / or liquid phase within the channel ( 5 ) between a first pressure sensor ( 8th ), with which the first pressure (P 1 ) is measured and a second pressure sensor ( 9 ), with which the second pressure (P 2 ) is measured, is closed. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt II. im Falle einer festen und/oder flüssigen Phase innerhalb des Kanals (5) der Kanal (5) erwärmt oder der von der Brennstoffzelle (2) erzeugte elektrische Strom verringert wird oder dass im Falle einer flüssigen Phase innerhalb des Kanals (5) der Massenstrom (10) erhöht wird.A method according to claim 10, characterized ge indicates that in step II. in the case of a solid and / or liquid phase within the channel ( 5 ) the channel ( 5 ) or heated by the fuel cell ( 2 ) is reduced or that in the case of a liquid phase within the channel ( 5 ) the mass flow ( 10 ) is increased. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Beenden eines Betriebes der Brennstoffzelle (2) der zulässige Betriebsbereich (B) vorsätzlich verlassen wird, und der Betriebspunkt (A, A1, A2, A3, A4, A5) in einem Bereich (D) eingestellt wird, der außerhalb des zulässigen Betriebsbereich (B) liegt, jedoch für einen trockenen Kanal (5) charakteristisch ist, um so ein Gefrieren von einer Substanz innerhalb des Kanals (5) und/oder der Brennstoffzelle (2) zu verhindern.Method according to one of claims 1, 2, 4 or 6, characterized in that during a termination of an operation of the fuel cell ( 2 ) the permissible operating range (B) is deliberately left, and the operating point (A, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 ) in a range (D) is set, which is outside the allowable operating range (B) but for a dry channel ( 5 ) is characteristic so as to freeze a substance within the channel ( 5 ) and / or the fuel cell ( 2 ) to prevent. Brennstoffzellensystem (1) mit mindestens einer Brennstoffzelle (2), wobei ein Massenstrom (10) durch die Brennstoffzelle (2) leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Brennstoffzellensystem (1) ein erster Drucksensor (8) zum Messen eines ersten Drucks (P1) des Massenstroms (10) in Strömungsrichtung vor der Brennstoffzelle (2) und ein zweiter Drucksensor (9) zum Messen eines zweiten Drucks (P2) des Massenstroms (10) in Strömungsrichtung nach der Brennstoffzelle (2) angeordnet ist und dass das Brennstoffzellensystem (1) eine Überwachungseinheit (14) aufweist, die anhand des ersten Drucks (P1), des zweiten Drucks (P2) und eines Massenstromwertes (ṁ) auf einen Betriebspunkt (A, A1, A2, A3, A4, A5) außerhalb eines zulässigen Betriebsbereiches (B) des Brennstoffzellensystems (1) schließt.Fuel cell system ( 1 ) with at least one fuel cell ( 2 ), whereby a mass flow ( 10 ) through the fuel cell ( 2 ) is conductive, characterized in that in the fuel cell system ( 1 ) a first pressure sensor ( 8th ) for measuring a first pressure (P 1 ) of the mass flow ( 10 ) in the flow direction in front of the fuel cell ( 2 ) and a second pressure sensor ( 9 ) for measuring a second pressure (P 2 ) of the mass flow ( 10 ) in the flow direction after the fuel cell ( 2 ) and that the fuel cell system ( 1 ) a monitoring unit ( 14 ), which on the basis of the first pressure (P 1 ), the second pressure (P 2 ) and a mass flow value (ṁ) to an operating point (A, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 ) outside an allowable Operating range (B) of the fuel cell system ( 1 ) closes. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstromwert (ṁ) ein gemessener Massenstromwert (ṁ) ist und dass das Brennstoffzellensystem (1) in Strömungsrichtung einen Massenstromsensor (7), einen Verdichter (3), den ersten Drucksensor (8), die Brennstoffzelle (2), den zweiten Drucksensor (9) und ein Staudruckregelventil (6) aufweist.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 13, characterized in that the mass flow value (ṁ) is a measured mass flow value (ṁ) and that the fuel cell system ( 1 ) in the flow direction a mass flow sensor ( 7 ), a compressor ( 3 ), the first pressure sensor ( 8th ), the fuel cell ( 2 ), the second pressure sensor ( 9 ) and a back pressure regulating valve ( 6 ) having. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 betreibbar ist.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 13 or 14, characterized in that it is operable according to a method according to one of claims 1 to 12.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012005690A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-26 Audi Ag Method for operating a fuel cell system
DE102012005692A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-26 Audi Ag Method for checking a leakproofness of a fuel cell system
DE102012218588A1 (en) 2012-10-12 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Method for detecting defects of polymer electrolyte membrane of fuel cell for motor car, involves acquiring hydrogen and nitrogen partial pressures during variation of difference in pressure between anode and cathode systems
WO2014139718A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Method for regulating a moisture of a cathode gas of a fuel cell, and fuel cell arrangement
DE102020113325A1 (en) 2020-05-15 2021-11-18 Audi Aktiengesellschaft Method of operating a fuel cell device
DE102020207570A1 (en) 2020-06-18 2021-12-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for diagnosing a cross-sectional narrowing of a path in a fuel cell system
DE102022203503A1 (en) 2022-04-07 2023-10-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for operating a fuel cell system and fuel cell system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10050981A1 (en) * 2000-10-16 2002-04-25 Novars Ges Fuer Neue Technolog Device for feeding working gas to fuel cell has valve that controls operating gas with electronic controller that regulates valve output pressure to given value for variable input pressure
DE69924908T2 (en) * 1998-02-10 2006-02-16 General Motors Corp., Detroit Detection and correction of the flooding of fuel cells
WO2006030269A2 (en) * 2004-09-16 2006-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuell cell system with pressure regulated fuel supply
DE102006008254A1 (en) 2006-02-22 2007-08-30 Siemens Ag Gas leakage detection method in fuel cell arrangement, involves supplying air to fuel cell arrangement and oxygen fraction in discharge gas is determined and gas leakage is closed on basis of oxygen fraction

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06203860A (en) * 1993-01-11 1994-07-22 Fuji Electric Co Ltd Gas flow controller of layered fuel cell
JP2003168454A (en) * 2001-11-30 2003-06-13 Honda Motor Co Ltd Cooling equipment of fuel cell
JP4730064B2 (en) * 2004-11-29 2011-07-20 トヨタ自動車株式会社 Gas leak detection device and fuel cell system
JP4807357B2 (en) * 2005-07-27 2011-11-02 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69924908T2 (en) * 1998-02-10 2006-02-16 General Motors Corp., Detroit Detection and correction of the flooding of fuel cells
DE10050981A1 (en) * 2000-10-16 2002-04-25 Novars Ges Fuer Neue Technolog Device for feeding working gas to fuel cell has valve that controls operating gas with electronic controller that regulates valve output pressure to given value for variable input pressure
WO2006030269A2 (en) * 2004-09-16 2006-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuell cell system with pressure regulated fuel supply
DE102006008254A1 (en) 2006-02-22 2007-08-30 Siemens Ag Gas leakage detection method in fuel cell arrangement, involves supplying air to fuel cell arrangement and oxygen fraction in discharge gas is determined and gas leakage is closed on basis of oxygen fraction

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012005690A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-26 Audi Ag Method for operating a fuel cell system
DE102012005692A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-26 Audi Ag Method for checking a leakproofness of a fuel cell system
DE102012005692B4 (en) * 2012-03-21 2014-09-25 Audi Ag Method and arrangement for checking a leakproofness of a fuel cell system
DE102012005690B4 (en) * 2012-03-21 2015-03-05 Audi Ag Method and arrangement for operating a fuel cell system
US9297718B2 (en) 2012-03-21 2016-03-29 Audi Ag Method for checking the gas tightness of a fuel cell system
DE102012218588A1 (en) 2012-10-12 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Method for detecting defects of polymer electrolyte membrane of fuel cell for motor car, involves acquiring hydrogen and nitrogen partial pressures during variation of difference in pressure between anode and cathode systems
WO2014139718A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Method for regulating a moisture of a cathode gas of a fuel cell, and fuel cell arrangement
DE102020113325A1 (en) 2020-05-15 2021-11-18 Audi Aktiengesellschaft Method of operating a fuel cell device
DE102020207570A1 (en) 2020-06-18 2021-12-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for diagnosing a cross-sectional narrowing of a path in a fuel cell system
DE102022203503A1 (en) 2022-04-07 2023-10-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for operating a fuel cell system and fuel cell system

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